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透射電鏡基礎(chǔ)知識(shí)
透射電鏡是一種新型高性能的大型檢測(cè)儀器，是現(xiàn)代物理以及先進(jìn)技術(shù)社會(huì)的產(chǎn)物，隨著科技的發(fā)展，透射電鏡的技術(shù)會(huì)更加先進(jìn)，使用范圍也更加廣泛。 1、透射電鏡基本...[查看全部]
透射電鏡全稱透射電子顯微鏡。是利用高能電子束充當(dāng)照明光源而進(jìn)行放大成像的大型顯微分析設(shè)備，透射電鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)等研究領(lǐng)域。
透射電鏡是什么透射電鏡是以波長(zhǎng)極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。透射電鏡是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上(片狀透射電鏡的工作原理
透射電鏡是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來(lái)。
由于電子的德布羅意波長(zhǎng)非常短，透射電鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡高的很多，可以達(dá)到0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬(wàn)～百萬(wàn)倍。因此，使用透射電鏡可以用于觀察樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)，甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結(jié)構(gòu)，比光學(xué)顯微鏡所能夠觀察到的最小的結(jié)構(gòu)小數(shù)萬(wàn)倍。透射電鏡在中和物理學(xué)和生物學(xué)相關(guān)的許多科學(xué)領(lǐng)域都是重要的分析方法，如癌癥研究、病毒學(xué)、材料科學(xué)、以及納米技術(shù)、半導(dǎo)體研究等等。
在放大倍數(shù)較低的時(shí)候，透射電鏡成像的對(duì)比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成對(duì)電子的吸收不同而造成的。而當(dāng)放大率倍數(shù)較高的時(shí)候，復(fù)雜的波動(dòng)作用會(huì)造成成像的亮度的不同，因此需要專業(yè)知識(shí)來(lái)對(duì)所得到的像進(jìn)行分析。通過(guò)使用TEM不同的模式，可以通過(guò)物質(zhì)的化學(xué)特性、晶體方向、電子結(jié)構(gòu)、樣品造成的電子相移以及通常的對(duì)電子吸收對(duì)樣品成像。
透射電鏡的成像原理可分為三種情況：
吸收像：
... 查看全文1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電鏡，電子束的波長(zhǎng)要比可見(jiàn)光和紫外光短得多，并且電子束的波長(zhǎng)與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說(shuō)電壓越高波長(zhǎng)越短。目前透射電鏡的分辨力可達(dá)0.2nm。
透射電鏡的總體結(jié)構(gòu)包括鏡體和輔助系統(tǒng)兩大部分，鏡體部分包含：①照明系統(tǒng)(電子槍G，聚光鏡C1、C2)，②成像系統(tǒng)(樣品室，物鏡O，中間鏡I1、I2，投影鏡P1、P2)，③觀察記錄系統(tǒng)(觀察室、照相室)，④調(diào)校系統(tǒng)(消像散器、束取向調(diào)整器、光闌)。輔助系統(tǒng)包含：①真空系統(tǒng)(機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、真空閥、真空規(guī))，②電路系統(tǒng)(電源變換、調(diào)整控制)，③水冷系統(tǒng)。
一、照明系統(tǒng)
透射電鏡照明系統(tǒng)包括電子槍和聚光鏡2個(gè)主要部件，它的功用主要在于向樣品及成像系統(tǒng)提供亮度足夠的光源，對(duì)它的要求是輸出的電子束波長(zhǎng)單一穩(wěn)定，亮度均勻一致，調(diào)整方便，像散小。
1、電子槍
由陰極、陽(yáng)極和柵極組成。
①陰極：
陰極是產(chǎn)生自由電子的源頭，一般有直熱式和旁熱式2種，旁熱式陰極是將加熱體和陰極分離，各自保持獨(dú)立。在透射電鏡中通常由加熱燈絲)兼做陰極稱為直熱式陰極，材料多用金屬鎢絲制成，其特點(diǎn)是成本低，但亮度低，壽命也較短。燈絲的直徑約為0.10～0.12mm，當(dāng)幾安培的加熱電流流過(guò)時(shí)，即可開(kāi)始發(fā)射出自由電子，不過(guò)燈絲周?chē)仨毐３指叨日婵?，否則就象漏氣燈泡一樣，加熱的燈絲會(huì)在傾刻間被氧化燒毀。燈絲的形狀最常采用的是發(fā)叉式，也有采用箭斧式或點(diǎn)狀式的，后2種燈絲發(fā)光亮度高，光束尖細(xì)集中，適用于高分辨率透射電鏡照片的拍攝，但使用壽命更短。
陰極燈絲被安裝在高絕緣的陶瓷燈座上，既能絕緣、耐受幾千度的高溫，還可以方便更換。燈絲的加熱電流值是連續(xù)可調(diào)的。
在一定的界限內(nèi)，燈絲發(fā)射出來(lái)的自由電子量與加熱電流強(qiáng)度成正比，但在超越這個(gè)界限后，電流繼續(xù)加大，只能降低燈絲的使用壽命，卻不能增大自由電子的發(fā)射量，我們把
... 查看全文透射電鏡，全稱透射電子顯微鏡，是用于觀察組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的大型精密電子儀器，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等各個(gè)研究領(lǐng)域，成為研究細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)以及臨床病理診斷的重要工具之一。
一、開(kāi)機(jī)程序
1、首先打開(kāi)房間空調(diào)，冷卻循環(huán)水房溫度21度，操作室25度;
2、開(kāi)啟冷卻水循環(huán)裝置，一個(gè)獨(dú)立的小的控制器，先將開(kāi)關(guān)打至ON，再將按下POWER鍵;
3、啟動(dòng)穩(wěn)壓電源，穩(wěn)定于220V，查看電壓箱供電指示燈亮;
4、用鑰匙啟動(dòng)主機(jī)，從OFF檔位旋到START位，松開(kāi)后鑰匙自動(dòng)回到ON位置。透射電鏡自動(dòng)抽真空，等待約40分鐘。
5、直至DP綠燈亮，HIGH綠燈亮，READY綠燈亮(若不亮的話，將LENS LIGHT打至ON檔位)。
二、電子槍合軸
1、確認(rèn)READY綠燈亮;
2、把樣品撥出，物鏡光欄撥出至0檔位;
3、加高壓：按下HT鍵后，依次按下40-60-80-100KV鍵，并注意觀察束流表是否正常，每次都要等電流表顯示穩(wěn)定之后再進(jìn)行下一步，一般調(diào)到80KV就行了。
4、加燈絲：將FILAMENT EMIISSION旋鈕緩慢旋至鎖定位置。
5、一般在SCAN(5300倍)條件下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕，得到光斑。
6、SPOT SIZE調(diào)到3檔，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕聚光，得到最小最亮光斑，然后用左右ALIGNMENT：TRANS(小的)將光斑拉至最中心位置(中心位置有一黑點(diǎn))。
7、SPOT SIZE調(diào)到1檔，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕聚光，得到最小最亮光斑，然后用GUN ALIGNMENT：TRANS(X、Y)將光斑拉至中心位置。
8、再重復(fù)6、7步驟，使束流不偏離中心。
三、調(diào)燈絲相
1、透射電鏡在SCAN模式下，SPOT SIZE調(diào)到1檔。
2、將FILAMENT EMIISSION旋鈕稍稍往回調(diào)，到看到燈絲欠
... 查看全文透射電鏡是貴重的精密設(shè)備，正確的使用與維護(hù)才能使其發(fā)揮出應(yīng)有的性能?？傊?，要想拍出高質(zhì)量的透射電鏡照片，制樣是基礎(chǔ)。同時(shí)，透射電鏡的狀態(tài)也很關(guān)鍵。最后，技術(shù)人員的操作水平也是至關(guān)重要的。
1、環(huán)境要求
電鏡室的濕度要求在40%～50%之間，溫度在20～22℃之間。電鏡需安裝在一樓，沒(méi)有地下室。房間高度要合適，有利于拆裝。房頂不要有中央空調(diào)走風(fēng)，會(huì)造成圖像模糊，看不清高分辨像。有較好的遮光條件，可以安裝合適的布簾。注意室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生，定期打掃，而且進(jìn)入室內(nèi)需要穿腳套，減少帶入灰塵。附近沒(méi)有電梯及大型變電設(shè)備，防止電磁干擾。
2、真空要求
透射電鏡一般可以使真空度達(dá)到小于2×10^-5Pa，而儀器管理員也盡量在每次達(dá)到2×10^-5Pa后，才開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到延長(zhǎng)儀器的使用壽命和保持儀器的高分辨能力的目的。如果儀器多天真空度持續(xù)高于4×10^-5Pa后，則需對(duì)儀器進(jìn)行烘烤。一般短時(shí)間的可以考慮ACD烘烤。步驟是：所有光闌退出，關(guān)閉燈絲和高壓，拔出樣品桿。蓋上熒光屏蓋，準(zhǔn)備毛巾，蓋上控制面板，防止滴水。放入加熱棒，點(diǎn)擊桌面控制按鈕，自動(dòng)烘烤2h。
如果真空度仍然不能滿足要求，則需要進(jìn)行鏡筒烘烤。步驟是：關(guān)閉燈絲和高壓，退出所有光闌，拔出樣品桿，蓋上熒光屏蓋，打開(kāi)透鏡開(kāi)關(guān)。點(diǎn)擊桌面控制按鈕，設(shè)定冷卻4h，總時(shí)間48h～52h左右。同時(shí)注意，點(diǎn)擊烘烤后，過(guò)2h左右，手摸柱體，看是否變熱，變熱說(shuō)明烘烤正常進(jìn)行。
為了拍攝清晰的高分辨照片，必要時(shí)可以加液氮，但是要保持在有液氮的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)驗(yàn)中間過(guò)程加液氮。使用完畢后，要對(duì)ACD進(jìn)行烘烤，步驟如上述ACD烘烤。
3、日常工作
為保證真空度，注意檢查樣品桿的O型圈，定期清潔和涂抹真空脂。暫時(shí)不用的樣品桿，放在樣品室中預(yù)抽，這樣可以有效縮短樣品臺(tái)在電鏡中的預(yù)抽時(shí)間，還可以延長(zhǎng)樣品臺(tái)的使用壽命。注意檢查SF6絕緣氣體的
... 查看全文透射電鏡即透射電子顯微鏡(簡(jiǎn)稱TEM)，通常稱作電子顯微鏡或電鏡(EM)，是使用最為廣泛的一類(lèi)電鏡。已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等各個(gè)研究領(lǐng)域，成為組織學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)以及臨床病理診斷的重要工具之一。
透射電鏡簡(jiǎn)介透射電鏡是一種把經(jīng)加速和聚集的電子束透射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度等相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏，膠片以及感光耦合組件)上顯示出來(lái)的顯微鏡。
在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法看清小于0.2微米的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)或超細(xì)結(jié)構(gòu)。要想看清這些結(jié)構(gòu)，就必須選擇波長(zhǎng)更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光和紫外光短得多，并且電子束的波長(zhǎng)與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說(shuō)電壓越高波長(zhǎng)越短。目前透射電鏡分辨力可達(dá)0.2納米。
透射電鏡的分類(lèi)按照加速電壓分類(lèi)：
透射電鏡按照加速電壓可分為低壓透射電鏡、高壓透射電鏡和超高壓透射電鏡。加速電壓在200KV以下的是低壓透射電鏡，在200KV-400KV(包含)之間的是高壓透射電鏡;加速電壓在400KV以上的是超高壓透射電鏡。
1、低壓透射電鏡。最常用的是100KV電鏡。這種電鏡分辨率高(點(diǎn)0.3nm，晶格0.14nm)，但穿透本領(lǐng)小，觀察樣品必須很薄，約為30～100nm，如細(xì)胞和組織的超薄切片、復(fù)型膜和負(fù)染樣品等。相當(dāng)普及。我校有這樣的設(shè)備。
2、高壓透射電鏡。目前常用的是200KV電鏡。這種電鏡對(duì)樣品的穿透本領(lǐng)約為100KV電鏡的1.6倍，可以在觀察較厚樣品時(shí)獲得很好的分辨本領(lǐng)，從而可以對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維觀察。
3、超高壓透射電鏡。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超高壓透射電鏡。這類(lèi)電鏡具有穿透本領(lǐng)強(qiáng)、輻射
... 查看全文透射電鏡全稱透射電子顯微鏡，是用于觀察組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的大型精密電子儀器。透射電鏡廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、材料學(xué)、考古學(xué)、生物學(xué)、組織學(xué)、病毒學(xué)、病理學(xué)和分子生物學(xué)等研究領(lǐng)域中。
透射電鏡在生物學(xué)的應(yīng)用1、細(xì)胞學(xué)
由于超薄切片技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，人類(lèi)利用透射電鏡對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了更深入的研究，觀察到了過(guò)去無(wú)法看清楚的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。例如，用透射電鏡觀察到了生物膜的三層結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞內(nèi)的各種細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)等。
2、發(fā)現(xiàn)和識(shí)別病毒
許多病毒，尤其是腫瘤病毒就是用透射電鏡發(fā)現(xiàn)的。透射電鏡也為病毒的分類(lèi)提供了最直觀的依據(jù)，例如SARS病毒就是首先在透射電鏡下觀察到并確認(rèn)是病毒而不是支原體的。
3、臨床病理診斷
生物體發(fā)生疾病都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生形態(tài)和功能上的改變，通過(guò)對(duì)病變區(qū)細(xì)胞的透射電鏡觀察就可以為疾病診斷提供有力依據(jù)。例如目前透射電鏡在腎活檢、腫瘤診治中發(fā)揮了重要作用。
4、免疫學(xué)
電鏡技術(shù)與生命科學(xué)中新興起的技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)了新技術(shù)的應(yīng)用。例如電鏡技術(shù)與免疫學(xué)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了免疫電鏡技術(shù)，它可以對(duì)細(xì)胞表面及細(xì)胞內(nèi)部的抗原進(jìn)行定位，可以了解抗體合成過(guò)程中免疫球蛋白的分布情況等。
5、細(xì)胞化學(xué)
研究細(xì)胞內(nèi)各種成分在超微結(jié)構(gòu)水平上的分布情況以及這些成分在細(xì)胞活動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，以闡明細(xì)胞的化學(xué)和生化功能。其中最主要的是蛋白質(zhì)(尤其是酶的細(xì)胞內(nèi)定位)，其次是核酸、脂肪、碳水化合物及無(wú)機(jī)離子的定位。該技術(shù)促進(jìn)了形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)的結(jié)合，使生命科學(xué)的研究進(jìn)入了新的水平。
透射電鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用材料科學(xué)研究的對(duì)象是制造設(shè)備和產(chǎn)品的金屬、半導(dǎo)體、塑料等，以及工藝技術(shù)，例如研究如何制造出更小、品質(zhì)更好的晶體管，以使計(jì)算機(jī)的功能更為強(qiáng)大;研究聚合物的電子特性以生產(chǎn)更便宜的手機(jī)顯示屏;或者分析如何使肌體組織與醫(yī)用植入物更好地結(jié)合。
1、表面形貌觀察
由于電子束穿透樣品的能力低，
... 查看全文透射電鏡是一種新型高性能的大型檢測(cè)儀器，是現(xiàn)代物理以及先進(jìn)技術(shù)社會(huì)的產(chǎn)物，隨著科技的發(fā)展，透射電鏡的技術(shù)會(huì)更加先進(jìn)，使用范圍也更加廣泛。
1、透射電鏡基本構(gòu)造：
照明系統(tǒng)：電子槍和會(huì)聚鏡(雙聚光鏡系統(tǒng));
成像系統(tǒng)：物鏡、中間鏡、投影鏡;
記錄系統(tǒng)：底片照相系統(tǒng)、圖像觀察增強(qiáng)器、CCD記錄系統(tǒng)。
2、透射電鏡兩種操作模式及其原理：
成像模式：中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合，獲得正空間信息，最終獲得顯微像。
衍射模式：中間鏡的物平面與物鏡的焦平面重合，獲得倒空間的信息，最終獲得衍射譜。利用透射電鏡中的物鏡光欄，僅選取透射束成像，成為明場(chǎng)像，若僅選取衍射束成像，形成暗場(chǎng)像。
3、透射電鏡兩種基本樣品制備方法：
離子剪薄和雙噴。雙噴樣品有可能污染極靴。
4、透射電鏡加速電壓：
給燈絲發(fā)出的電子以電壓，使得電子獲得足夠的速度以穿透樣品。
5、電子槍：
發(fā)射電子的電極?，F(xiàn)在主要有熱發(fā)射(LaB6燈絲)和場(chǎng)發(fā)射(冷場(chǎng)發(fā)射，熱場(chǎng)發(fā)射——schottky)。
6、光闌：
透射電鏡光闌可以選擇性通過(guò)光子。
7、像散：
由于磁透鏡在兩個(gè)相互垂直的方向上聚焦能力不同，當(dāng)這個(gè)較強(qiáng)的方向聚焦時(shí)，與之垂直的方向尚未聚焦;而當(dāng)較弱的方向開(kāi)始聚焦時(shí)較強(qiáng)方向散焦，因而在任何一個(gè)像面上的像都不是一點(diǎn)而是小散焦斑。
8、球差：
透鏡對(duì)離軸遠(yuǎn)的電子比離軸近的電子有更強(qiáng)的會(huì)聚能力，因而在高斯面上，一個(gè)屋的的相不再是一個(gè)點(diǎn)而是一個(gè)圓盤(pán)。
9、色差：
色差產(chǎn)生的根源是成象電子的能量分散，而磁透鏡對(duì)不同能量的電子的聚焦能力不同，因而在高斯像平面上，一個(gè)物點(diǎn)的像變成了一個(gè)圓斑。透射電鏡電子槍能量分散的原因：加速電壓波動(dòng)，電子束與物質(zhì)的相互作用。
10、選區(qū)電子衍射：
進(jìn)行電子衍射分析時(shí)，往往對(duì)樣品的某一微小區(qū)域的單晶電子衍射感興趣。通過(guò)選區(qū)，可以直接獲得該微區(qū)的倒易點(diǎn)陣截
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